JP2001179632A

JP2001179632A - ピーニング装置及び方法とその加工品

Info

Publication number: JP2001179632A
Application number: JP37304299A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kachi; 弘之加地; Yoshinori Wakamatsu; 美紀若松; Yukimi Honnama; 幸己本生
Original assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Current assignee: Aisin Kiko Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】被ピーニング材の局所的な表面硬化と残留応
力の付与を簡単に行うこと。【解決手段】本発明のピーニング装置及び方法は、ピー
ニング用のパンチ１と、該パンチ１を回転駆動させる回
転駆動手段３と、回転しているパンチ１を被ピーニング
材１５に打つけるパンチング手段４とを具備し、回転す
るパンチ１で被ピーニング材１５をパンチングする。パ
ンチ１が回転しているため、被加工面１７に均一な残留
応力が付与され、かつ表面硬化がなされていく。従っ
て、単純に打撃するだけのピーニングに比べ、疲労強度
が格段と向上することか確認された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パンチを用いたピ
ーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼又は鋳鉄等の金属部品に対し残留応力
を付加あるいは緩和するために行うピーニングは、金属
の上をパンチで打撃する方法や鋼製のショットを金属に
投射するショットピーニングが知られているが、表面硬
化や疲れ強さを部材に発生させるためには、ショットピ
ーニングが一般的である。

【０００３】しかし、ショットピーニングは、ショット
を被加工品の表面全体に噴射するため、局所的に強度を
アップすることが困難となる。また、油孔部等の切欠を
もつシャフト部材にショットピーニングを行うと、ショ
ットが切欠内に残り、油路を塞ぐなど機能的に問題を生
じる。

【０００４】また、金属をパンチで打撃する方法は、単
純に被加工品の加工面を打撃する塑性加工であるが、従
来より加工面の面精度が確保されず、表面硬度が均一に
得られない等のために疲れ強さの発生が十分でない。特
に、回転シャフトのように捩れ応力を受ける部材で問題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属をパン
チで打撃する方法に改良を加え、被加工品に局所的に表
面硬化や疲れ強さを簡単に付与することができるピーニ
ング装置を提供することを解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明の発明者等は種々検討を重ね、被加工品を打撃する
パンチングだけの方法にパンチの回転を与えることによ
り何らかの変化があると考え、効果を確認した結果、本
発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明のピーニング装置は、ピ
ーニング用のパンチと、該パンチを回転駆動させる回転
駆動手段と、回転している該パンチを被ピーニング材に
打つけるパンチング手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００８】本発明のピーニング方法は、ピーニング用
のパンチを回転駆動する回転駆動工程と、回転している
該パンチを被ピーニング材に打ちつけるパンチング工程
とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明のピーニング装置あるいはピーニン
グ方法で加工される被ピーニング材は、外周面に開口す
る孔を有する金属製の有孔部材であって、該孔を区画す
る少なくとも開口部分の表面部が塑性変形加工されてい
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明のピーニング装置および方法において
は、回転した状態のパンチを被ピーニング材に打つける
ものである。パンチが回転していることにより、被ピー
ニング材の打つけられた部分は、面精度が良好となるた
め、均一に表面硬化と残留応力が付加され、打付けるだ
けの加工より、疲れ強さを向上することができる。

【００１１】特に本発明のピーニング装置およびピーニ
ング方法で加工される被ピーニング材は、外周面に開口
する孔を有する金属製の有孔部材であって、該孔を区画
する少なくとも開口部分の表面部が均一に表面硬化と残
留応力が付加され、打付けるだけの加工より、疲れ強さ
を向上することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のピーニング装置におい
て、ピーニング用のパンチは、高速度工具鋼、超硬合金
製が好ましい。

【００１３】回転駆動手段及びピーニング手段は、実施
例の構成に限定されず、例えば第１実施例の間欠圧力エ
アーによるパンチング手段と第２実施例のエアージェッ
トによる回転駆動手段を組合わせたり、第２実施例のカ
ムによるパンチング手段と、ホルダを用いた第１実施例
のベルト等の駆動手段とを組合わせても良い。

【００１４】本発明のピーニング方法において、回転駆
動工程におけるパンチの回転数は、１０〜１００回／分
が好ましい。表面層の面精度を得るためである。

【００１５】パンチング工程の毎分の打つけ回数は、３
０００〜６０００回が好ましい。また、パンチング工程
の毎回の打つけ荷重は、３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²が好ま
しい。表面層の硬化および残留応力の付与に好ましいか
らである。

【００１６】本発明のピーニング装置あるいは方法によ
り加工されるピーニング材は、外周面に開口する孔を軸
方向の油路に連通させたシャフト部材が適する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面により具体
的に詳細に説明する。

【００１８】第１実施例第１実施例のピーニング装置は、ピーニング用のパンチ
１と、パンチ１を同軸状に保持するホルダ２と、ホルダ
２をベルト３を介して回転駆動する図示しないモータ
（回転駆動手段）と、パンチ１をストローク動するよう
に駆動するパンチング手段４を主要素として構成されて
いる。

【００１９】パンチ１は下端に円錐状のパンチ面１ａを
もち、上端にはスプライン状の外歯５をもつフランジ６
を有する棒状体である。パンチ１のパンチ面４は、ホル
ダ２から突出している。

【００２０】ホルダ２は、パンチ１をその軸方向にスト
ローク動可能に収納する作動空間７をもつ筒体であり、
該作動空間７の上端側には、フランジ６の外歯５と噛合
するスプライン状の内歯８が形成されている。内歯８と
外歯５の噛合によりパンチ１はホルダ２と相対回転不能
となる。ホルダ２の下端部分は、ベース９に固定された
軸受け部材１０によって支持されている。

【００２１】パンチング手段４は、間欠的にエアー等の
流体の圧力を導出するホース１１と、ホース１１からの
流体を回転するホルダ２の作動空間７に供給する回転ジ
ョイン１２と、フランジ６の下面とホルダ２内の突起１
３との間に介装された圧縮スプリング１４とから構成さ
れている。

【００２２】被ピーニング材１５は、トランスミッショ
ンのシャフトであり、軸方向の油路１６と、該油路１６
に交差し外周面に開口部分１７をもつ孔１８とを有して
いる。被ピーニング材１５は、本ピーニング装置ベッド
に設置する。

【００２３】このような被ピーニング材１５は、外周に
遊転ギヤとクラッチハブが装着され、変速時に捩りトル
クを受ける。従来、上記シャフト等の被ピーニング材１
５の破損は、孔１８での疲労破損が大半であった。従っ
て、孔１８の開口部分１７の表面硬化と残留応力の付加
が要望されていたが、ショットピーニングを行うと既述
した問題があった。

【００２４】本実施例のピーニング装置は、上記シャフ
ト等の被ピーニング材１５の開口部分１７の表面硬化と
残留応力の付加に適するものである。すなわち、本実施
例のピーニング装置を用いたピーニング方法は、パンチ
１を図示しないモータによりベルト３の駆動で所定の回
転数で回転させる回転駆動工程と、回転しているパンチ
１のパンチ面１ａを被ピーニング材１５における孔１５
の開口部分１７に打ちつけるパンチング工程とで行う。

【００２５】回転駆動工程における回転数は、例えば
／分とした。パンチング工程は、ホルダ２の作動
空間７に流体圧を毎分３７００回の割合で供給し、打つ
け回数が同数程度行われるようにした。また、打つけ荷
重は５ｋｇｆ／ｃｍ²とした。これにより、円錐のパン
チ面１ａが開口部分１７に面取り面と摩擦摺動し、開口
部分１７の面取り面の精度を高める。このため、開口部
分１７の表面層の硬化と残留応力の付与が均等に行わ
れ、単にパンチングするだけの場合より疲労強度を強化
できることを確認した。

【００２６】なお、上記実施例の構成において、圧縮ス
プリング１４は、１回の流体圧で十分収縮するばね常数
が設定される。このとき、打つけ荷重が上記値となるよ
うにする。

【００２７】なお、パンチ１をホルダ２に対して相対回
転不能にする手段は、上記外歯５と内歯８による嵌合手
段に限らず、圧縮スプリング１４に構成することもでき
る。すなわち、圧縮スプリング１４の一端をパンチ１側
に固定し、圧縮スプリング１４の他端をホルダ２側に固
定すればよい。

【００２８】また、加工時間は、３０秒と３分にて実験
したが、加工時間による差はあまり見られなかった。

【００２９】第２実施例第２実施例のピーニング装置は、図２に示すように、円
筒状のハウジング２１内の上側にパンチング手段を構成
するモータ２２および該モータ２２の回転軸に固着され
たカム２３と、回転駆動手段を構成するエアージェット
導入部２４および該エアージェット導入部２４からのジ
ェット流を受けパンチ２５を回転させる複数羽根２６と
を主体に構成されている。

【００３０】パンチ２５は、第１実施例と同様に、ハウ
ジング２１からパンチ面２５ａを突出しており、上端が
前記カム２３のカム面に常時当接している。そして、カ
ム面に当接したパンチ２５の上端側に、羽根２６が取付
けられている。羽根２６の軸方向の長さは、エアージェ
ット導入部２４の高さ位置に対して、パンチ２５のスト
ローク長だけ確保されている。

【００３１】また、パンチ２５の上端をカム面に常時当
接させるコイルばね２７が設けられている。コイルばね
２７は、パンチ２５を軸方向に支持する保持部２８とパ
ンチ２５の中間に突設されたフランジ部２９との間に介
装されている。なお、ハウジング２１には図示しないが
エア抜け孔がある。

【００３２】このような構成によっても第１実施例と同
様に、パンチ２５を回転駆動させた状態でパンチ２５を
被ピーニング材に打つけることができる。回転数は、ジ
ェットの流速と羽根２６の面積等によって設定すること
ができる。パンチング数は、モータ２２の回転数により
設定することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
させた状態でパンチングすることにより、パンチングだ
けによる金属材料の表面硬化および残留応力の付与以上
に、均一な表面硬化、残留応力の付与ができるので、被
加工物の特に局所的な一層の疲労強度が得られる。

【００３４】また、本装置および方法は、ショットピー
ニングのように、熱処理炉、窒化炉等を用いないため、
省ペースで処理が可能となり、インライン化が容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る本発明のピーニング装置を
示す構成図である。

【図２】第２実施例に係る本発明のピーニング装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１…パンチ２…ホルダ３…ベルト４…パンチング
手段５…外歯６…フランジ７…作動空間８…外歯９…ベース１０…軸受け部
材１２…回転ジョイント１３…突起１４…圧縮スプリング１５…被ピーニ
ング材１８…孔１７…開口部
分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本生幸己愛知県刈谷市野田町場割11番地アイシン機工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピーニング用のパンチと、前記パンチを回転駆動させる回転駆動手段と、回転している前記パンチを被ピーニング材に打つけるパ
ンチング手段と、を具備したことを特徴とするピーニング装置。
【請求項２】ピーニング用のパンチを回転駆動する回
転駆動工程と、回転している該パンチを被ピーニング材に打ちつけるパ
ンチング工程とを有することを特徴とするピーニング方
法。
【請求項３】外周面に開口する孔を有する金属製の有
孔部材であって、該孔を区画する少なくとも開口部分の
表面部が塑性変形加工されていることを特徴とする金属
製の有孔部材。
【請求項４】前記パンチが前記被ピーニング材をパン
チングする荷重は、３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²の大きさに
設定された請求項１、２記載のピーニング装置及び方
法。
【請求項５】前記パンチのパンチング回数は、３００
０〜６０００回／分の範囲に設定された請求項１、２記
載のピーニング装置。
【請求項６】前記パンチの回転数は、１０〜１００／
分の範囲に設定された請求項１、２記載のピーニング装
置。